李　平, 趙適宜, 金世軍, 唱友義, 王　漪, 李衛(wèi)東

(1. 大連理工大學電氣工程學院, 遼寧省大連市 116024; 2. 國網遼寧省電力有限公司, 遼寧省沈陽市 110006)

0　引言

在規(guī)?；L電和高比例熱電聯產(CHP)并存的中國“三北”地區(qū),供熱期的熱電聯產機組運行在“以熱定電”模式,其熱出力受到系統熱負荷的制約而變化較小,其電出力又因機組受到熱出力的約束使得調節(jié)范圍較小而始終處于較高水平,形成電熱耦合運行約束,這將導致系統調峰能力不足。在風電高峰時段,雖然其他純凝火電等機組已經運行在最小出力狀態(tài),但是風電并網空間仍然有限,造成嚴重棄風。

解耦熱電聯產機組電熱耦合運行約束,以拓展機組調峰區(qū)間,進而提升系統調峰能力是解決“三北”地區(qū)供熱期棄風問題的關鍵所在。目前已有方案主要是通過包含電、熱、冷、氫等能源的多能互補系統優(yōu)化運行實現多種能源的相互轉化和多種形式的能量存儲[1-5],其中又以熱電聯合系統中引入靈活性裝置(如蓄熱罐等人工儲熱裝置以及電鍋爐和電熱泵等電熱轉換裝置)最為典型,這些方案需要較大的額外投資和設備建設用地?？紤]到熱網蘊藏的熱水熱容量巨大以及建筑物圍護結構的保溫效果顯著,熱網與建筑物可以被認為是一種天然儲熱裝置,并由于其擁有的巨大儲熱能力而備受關注[6-10]。受人工儲熱裝置啟發(fā),可以利用熱網與建筑物的儲熱能力解耦熱電聯產機組的電熱耦合運行約束以提升系統調峰能力進而提高系統風電消納水平,該方案的最顯著優(yōu)勢就是由于熱網與建筑物已經存在于城鎮(zhèn)集中供熱基礎設施中而無需較大額外投資,因此具有巨大的應用潛力。

該方案的實施,不僅需要在技術上可行,還需要在經濟上對方案中各主體進行一定的激勵。因此有必要圍繞實施方案在調峰輔助服務市場中產生的效益展開研究,以明確該方案的經濟激勵作用,而目前關于該方面的研究未見報道。這項研究需要在具體的調峰輔助服務市場為背景開展。由于各國電力市場的實際情況均不相同,需根據自身特殊情況制定相應的市場機制。文獻[11-12]對歐洲英格蘭—威爾士、西班牙、希臘和北歐五國、美國加州、澳大利亞以及阿根廷的輔助服務市場進行了總結分析。國內的學者針對調峰輔助服務的有償調峰界限劃分和補償模型改進等方面進行了大量研究。文獻[13]提出了基于凸包重心法的有償與無償調峰劃分方法和判斷準則。文獻[14]基于機組的調峰能力和平均調峰系數建立了深度調峰補償方法。文獻[15]通過引入調峰容量責任制建立了節(jié)能調度模式下調峰容量補償新方法。文獻[16]采用K-means聚類分析建立了有償與無償調峰劃分界限,并引入機組調峰能力實現系數建立了調峰輔助服務補償模型。針對調峰輔助服務的研究頗多,但國內目前仍沒有完全建立起高效的調峰輔助服務市場,其中東北電力調峰輔助服務市場專項改革試點[17]自運行以來取得了良好的效果[18-19]。

本文針對供熱期系統調峰困難進而導致嚴重棄風的問題,提出了基于熱網與建筑物儲熱解耦提升系統調峰能力的方案。在對所提方案技術可行及實現進行研究的基礎上,依托東北電力調峰輔助服務市場,對實施該方案的效益展開分析,旨在從個體層面激勵熱電聯產機組主動參與調峰,進一步從整體層面實現系統稀缺調峰資源的優(yōu)化配置,最終促進風電消納。

1　所提方案技術可行及實現

1.1　技術可行性

1.1.1促進風電消納潛力估算

以“三北”地區(qū)中氣候寒冷、供熱系統發(fā)達、棄風尤其嚴重的吉林省為例,通過對棄風時段熱電聯產機組在滿足供熱質量的前提下所能夠降低的發(fā)電量,也就是風電可并網的額外電量進行計算,并與供熱期的總棄風電量進行對比,來估算所提方案促進風電消納的潛力。計算結果表明,采用所提方案可為風電提供的最大額外并網電量占供熱期總棄風電量的比例達42.4%,潛力巨大。詳細計算過程請參見附錄A。

1.1.2幾種消納棄風方案投資對比

所提方案最明顯的優(yōu)勢在于,在無需較大額外投資的條件下就可以解耦熱電聯產機組的電熱耦合運行約束進而提升系統調峰能力。通過附錄A中與基于蓄熱罐、電鍋爐、電熱泵和抽水蓄能這幾種消納棄風方案的對比,凸顯了所提方案在投資成本方面的顯著優(yōu)勢。

綜上所述,利用熱網與建筑物的儲熱能力解耦熱電聯產機組電熱耦合運行約束的方案,促進風電消納的潛力巨大,同時無需較大規(guī)模的額外投資。

1.2　技術實現

本節(jié)在分別對熱網與建筑物特性進行建模的基礎上,構建了基于二者儲熱的熱電聯合調度模型,旨在通過電熱協調控制打破熱電聯產機組的電熱耦合運行約束,進而提升系統調峰能力,最終提高系統風電消納水平并降低系統總運行成本。

1.2.1目標函數

該模型的目標函數是包含火電機組煤耗成本和棄風懲罰成本的系統總運行成本最小:

(1)

diPchp,i,t+eiHchp,i,t+fi

(2)

(3)

(4)

1.2.2電力系統相關約束

電力系統相關約束包括系統有功平衡約束、各機組爬坡率約束和各機組有功出力約束等。其中系統有功平衡、各機組爬坡率以及純凝火電和風電機組的有功出力這些約束條件與傳統的不考慮熱網與建筑物儲熱的調度模型無異[2,6-7,9-10],這里不再列出。

圖1　熱電聯產機組可行運行區(qū)域Fig.1　Feasible operation area of combined heat and power units

該可行運行區(qū)域可以直觀地反映出機組的電熱運行特性,通過電、熱出力約束描述為:

(5)

(6)

1.2.3熱力系統相關約束

本節(jié)結合熱力學基本原理和電力優(yōu)化調度理論對熱網與建筑物的儲熱特性進行抽象建模,形成熱力系統約束條件。其中,熱網的儲熱特性主要表現為管道中熱水流動的時間延遲特性,熱水熱量在管道入口處的變化要經過一定的延遲時間才能反映到出口處,因此同一時段進入和流出管道的熱水熱量未必相等,使得管道中熱水儲存的總熱量升高(或降低),對應儲熱(或放熱)情形,通過熱水溫度變化來體現;建筑物的儲熱特性主要表現為室內溫度的可調節(jié)特性,進入建筑物的熱量高于(或低于)耗散到室外空氣中的熱量,使得建筑物圍護結構和室內空氣中儲存的總熱量升高(或降低),對應儲熱(或放熱)情形,通過室內溫度的升高(或降低)來體現。

1.2.3.1熱網特性約束

集中供熱的質調節(jié)方式指的是保持熱網循環(huán)水的質量流率不變,僅通過改變熱源熱電聯產機組處的供水溫度來適應室外環(huán)境溫度的變化,其水力工況穩(wěn)定、控制管理方便。由于在用戶側缺少控制設備,目前我國大部分集中供熱系統都采用質調節(jié)方式[8]。鑒于此,本文圍繞集中供熱質調節(jié)方式展開,熱網特性約束主要包括以下五個方面。

1)管道中熱水溫度損耗和時間延遲約束

熱水在管道內流動過程中與外界土壤發(fā)生熱交換,同時受到流速的限制,其在管道出口和入口處的溫度之間存在一定的損耗和時間延遲:

(7)

(8)

2)熱功率與水流溫度的關系約束

(9)

(10)

3)供回水溫度限制約束

供回水管道中熱水溫度需限制在一定范圍內:

(11)

4)節(jié)點溫度混合規(guī)律約束

流入同一個節(jié)點的所有管道的熱水在該節(jié)點處充分混合,流出該節(jié)點的所有管道的熱水溫度均等于該混合溫度:

(12)

5)熱源—熱網的熱量傳遞關系約束

在熱源側,熱電聯產機組熱出力通過換熱器將與機組相連的回水管道中熱水加熱并送入供水管道,熱量從熱源傳遞給熱網,其數學描述為:

(13)

式中:ηchp,i為熱電聯產機組向熱網傳熱的換熱器熱效率;k1和k2分別為與熱電聯產機組i相連的供水和回水管道編號。

1.2.3.2建筑物特性約束

1)熱網—建筑物熱量傳遞關系約束

在熱負荷側,熱水通過與建筑物相連的供水管道進入建筑物散熱器而后進入回水管道,熱網中熱量通過散熱器傳遞給室內空氣,以保證建筑物的熱量供應,相當于建筑物的熱源,其數學描述為:

(14)

式中:j為建筑物編號;k3和k4分別為與建筑物j相連的供水和回水管道編號;Hhr,j,t為建筑物散熱器的散熱功率;ηb,j為建筑物散熱器的散熱效率。

2)室內溫度變化規(guī)律約束

建筑物室內溫度在散熱器散熱、室內人員活動和照明等設備形成的內擾散熱以及室內外空氣熱交換造成的熱消耗的共同作用下,變化規(guī)律為:

(15)

3)室內溫度波動范圍約束

熱電聯產機組熱出力的調整最終會引起建筑物室內溫度的波動,為保證供熱質量,室內溫度要限制在一定范圍之內:

(16)

以上建立了考慮熱網與建筑物儲熱的熱電聯合調度模型(記為CPB-CHPD模型),對于不考慮二者儲熱的傳統調度模型(記為CED模型),其目標函數和電力系統相關約束條件與前者相同,但熱力系統相關約束條件不同,需用式(17)替換式(7)至式(16)。

(17)

2　實施所提方案對調峰輔助服務各主體的影響分析

本節(jié)以東北電力調峰輔助服務市場專項改革試點為背景,圍繞實施所提方案對調峰輔助服務各主體的影響展開對比分析?？紤]到運營規(guī)則中的相關內容更多地以文字形式進行表述,概述性較強而不便于理解,為此首先對該運營規(guī)則中關于深度調峰輔助服務交易的定價、補償與分攤機制等內容進行抽象與歸納,通過數學公式和圖表的形式直觀地展現出來,詳細內容請參見附錄B。

2.1　對各主體出力的影響

運營規(guī)則中規(guī)定,電力調度機構在日內優(yōu)先調用各主體的基本義務調峰輔助服務,待調峰容量不足時繼續(xù)調用深度調峰輔助服務。

2.1.1基本義務調峰輔助服務范疇

考慮熱網與建筑物儲熱前后,系統調用各主體的基本義務調峰輔助服務后的情形如圖2所示。

1)非棄風時段

在非棄風時段,全網電負荷高、風電出力低,同時熱負荷低,使得熱電聯產機組電、熱出力低,對于CED和CPB-CHPD調度模式而言,通常風電都可以全部并網。但是,CPB-CHPD調度模式中熱電聯產機組由于提前增加熱出力向熱網與建筑物中儲熱,使得機組的電、熱出力高于CED調度模式。

2)棄風時段

在棄風時段,全網電負荷低、風電出力高,同時熱負荷高,使得熱電聯產機組電、熱出力高,對于CED和CPB-CHPD調度模式而言,通常風電都不能全部并網。但是,CED調度模式中熱電聯產機組的熱出力受到熱負荷的嚴格制約而與其逐時相等,機組的強迫電出力始終維持在較高水平,擠占了風電并網空間,造成較大棄風;CPB-CHPD調度模式中熱網與建筑物的儲熱作用使得機組的熱出力可以降低到熱負荷以下,熱量不足部分由熱網與建筑物放熱進行適當補充,這樣機組的強迫電出力得以在CED調度模式基礎上大幅降低,增大了風電并網空間。

圖2　考慮熱網與建筑物儲熱的基本義務調峰情形Fig.2　Basic peak regulation case considering heat storage of district heating network and buildings

因此,在基本義務調峰輔助服務范疇內,CPB-CHPD與CED調度模式相比:在非棄風時段,熱電聯產機組的電、熱出力升高,風電出力不變,純凝火電機組的電出力因系統有功平衡約束而降低;在棄風時段,熱電聯產機組的電、熱出力降低,風電出力升高,純凝火電機組的電出力始終維持在基本義務調峰的最小機組出力不變。

2.1.2深度調峰輔助服務范疇

1)非棄風時段

在非棄風時段,系統無需火電機組深度調峰就可以使得風電全部并網,此時各機組出力情況與基本義務調峰情形相同。

2)棄風時段

在棄風時段,為了進一步減少棄風,需要火電機組提供深度調峰輔助服務。

對于CED調度模式而言,熱電聯產機組的電、熱出力受到熱負荷嚴格制約無法在基本義務調峰范圍內降低電出力,更不能進行深度調峰。

對于CPB-CHPD調度模式而言,在“三北”地區(qū)供熱期“風熱沖突”的特殊背景下,為了最大化消納風電,熱電聯產機組已盡可能地發(fā)揮基本義務調峰能力,大多數情況下為保證供熱質量而不能繼續(xù)進行深度調峰。因此,通常系統深度調峰輔助服務由純凝火電機組提供,由熱電聯產和風電機組使用。

針對棄風時段,在基本義務調峰和深度調峰輔助服務范疇內,CED和CPB-CHPD調度模式的系統有功平衡分別表述如下:

(18)

(19)

可知,CED和CPB-CHPD調度模式中純凝火電機組需要提供的深度調峰容量分別為:

(20)

(21)

通過上述分析,在利用深度調峰消納相同風電量的情況下,從基本義務調峰到深度調峰的過渡過程中存在以下關系:

(22)

由式(20)至式(22)可知:

(23)

也就是說,CPB-CHPD與CED調度模式相比,純凝火電機組所需的深度調峰容量更低。

因此,在深度調峰輔助服務范疇內,風電并網量相同的前提下,CPB-CHPD與CED調度模式相比:在非棄風時段,各主體的電、熱出力與基本義務調峰相同。在棄風時段,風電消納量相同,均高于基本義務調峰情形;熱電聯產機組電、熱出力仍較低,并且CPB-CHPD調度模式中的電出力有可能在基本義務調峰基礎上進一步降低;純凝火電機組的深度調峰深度大幅降低,對應的深度調峰持續(xù)時間隨之減少。

另外,在整個調度周期內CPB-CHPD與CED調度模式相比,熱電聯產機組需要提前升高熱出力對熱網與建筑物進行儲熱,使得建筑物室內溫度整體上平均值較高,因此機組總發(fā)電量和供熱量略有增大。

2.2　對各主體深度調峰輔助服務費用的影響

純凝火電機組提供深度調峰輔助服務而獲得費用補償,熱電聯產和風電機組因需求服務而承擔費用分攤。

2.2.1非棄風時段

在非棄風時段,系統通常不存在深度調峰,因此不存在深度調峰輔助服務費用補償與分攤。

2.2.2棄風時段

1)純凝火電機組

在棄風時段,CED和CPB-CHPD調度模式中純凝火電機組的深度調峰輔助服務補償費用分別表述如下:

(24)

由式(23)可知CPB-CHPD調度模式中純凝火電機組的深度調峰深度降低,低于有償調峰基準的有償調峰電量減少,使得:

(25)

也就是說,CPB-CHPD與CED調度模式相比,純凝火電機組獲得的補償費用降低,該補償費用即為熱電聯產和風電機組共同分攤的總費用。

2)熱電聯產機組

在棄風時段,CED和CPB-CHPD調度模式中熱電聯產機組的深度調峰輔助服務分攤費用分別表述如下:

(26)

在CPB-CHPD調度模式中,熱電聯產機組的電出力降低,超出有償調峰基準的修正分攤電量減少,而系統中風電等其他主體的修正分攤電量不變,可知熱電聯產機組的分攤比例降低,同時由式(25)可知分攤總費用降低,所以式(26)右側兩項都減小,使得:

(27)

也就是說,CPB-CHPD與CED調度模式相比,熱電聯產機組深度調峰輔助服務分攤費用顯著降低。

另外,對于熱電聯產和純凝火電機組共同提供深度調峰輔助服務的情況而言,熱電聯產機組還能因獲得一定的補償費用而使得總分攤費用進一步降低。

3)風電機組

在棄風時段,CED和CPB-CHPD調度模式中風電機組的深度調峰輔助服務分攤費用分別為:

(28)

在CPB-CHPD調度模式中,由附錄B式(B3)可知風電機組的分攤比例由于熱電聯產機組分攤比例的下降而有所升高,但是考慮到總分攤費用的降低程度要遠大于該分攤比例的升高程度,使得:

(29)

也就是說,CPB-CHPD與CED調度模式相比,風電機組深度調峰輔助服務分攤費用仍較低。

3　實施所提方案帶來的效益分析

基于上述影響分析,實施所提方案給調峰輔助服務各主體個體和系統整體帶來的效益分析如下。

3.1　個體效益分析

1)純凝火電機組

純凝火電機組雖然深度調峰輔助服務補償費用減少,但是其深度調峰壓力降低,具體表現為深度調峰深度和持續(xù)時間減少,另外機組深度調峰情形下單位發(fā)電煤耗降低,運行安全性和經濟性得到改善。

2)熱電聯產機組

熱電聯產機組的調峰區(qū)間得到有效拓展,在不影響供熱質量的前提下,在總發(fā)電收益略有增加的同時深度調峰輔助服務分攤費用卻降低,改變了由于強迫電、熱出力較高而大多承擔較多分攤費用的狀態(tài),其主動參與調峰的積極性得到提高。

3)風電機組

風電機組在保證消納量的同時分攤費用降低,其收益得到提升,開發(fā)利用積極性得到提高。

3.2　整體效益分析

3.2.1經濟效益方面

1)利用熱網與建筑物的儲熱作用拓展了熱電聯產機組在基本義務調峰范疇內的調峰區(qū)間,甚至能夠發(fā)掘機組的深度調峰能力,降低了提供深度調峰輔助服務的純凝火電機組的深度調峰深度,取代了僅通過大幅增加純凝火電機組的深度調峰深度來提高風電消納的方案,系統稀缺調峰資源得到合理配置,純凝火電機組單位發(fā)電煤耗隨調峰深度的減少而降低,最終使得系統總運行成本顯著降低。

2)熱網與建筑物已經存在于城鎮(zhèn)集中供熱基礎設施中,與引入蓄熱罐、電鍋爐和電熱泵等提高系統風電消納的方案相比,無需較大額外投資。

3.2.2社會效益方面

1)利用熱網與建筑物的儲熱作用,系統可在付出較小代價,如無需額外的設備建設用地以及所需運行和投資成本較小的情況下,保證風電消納量,能夠提高電網對風電等可再生能源的適應性,促進可再生能源的開發(fā)利用,減少溫室氣體排放,使得可再生能源并網效益增加。

2)避免了純凝火電等機組為增加深度調峰深度而長時間運行在較低出力的不穩(wěn)定狀態(tài),能夠提高系統的運行安全性,使得系統供電可靠性效益增加。

綜上所述,實施所提方案能夠有效提高各主體的個體效益和系統的整體效益。個體效益的提升,表明市場各主體尤其是熱電聯產機組有意愿利用所提方案主動參與系統調峰;系統整體效益的提升,表明市場運營和監(jiān)管等機構有必要通過制定相應的規(guī)章制度來引導各主體利用所提方案主動參與調峰,以實現系統稀缺調峰資源的優(yōu)化配置,有效解決棄風問題。

4　算例分析

4.1　算例系統

在所建立的熱電聯合系統算例中,電力系統部分由2臺熱電聯產機組、2臺純凝火電機組和1個風電機組構成,暫不涉及核電機組;熱力系統部分由2臺熱電聯產機組、20條供熱管道和6個建筑物構成。其中,2臺熱電聯產機組和2臺純凝火電機組的容量分別為300 MW,200 MW和400 MW,150 MW。管道的長度、半徑和質量流率以及建筑物供熱面積等具體參數如附錄C表C1和表C2所示,熱網的網絡拓撲結構如附錄C圖C1所示。為驗證熱網與建筑物的儲熱作用,設定CED調度模式中的建筑物室內溫度始終維持在滿足供熱質量的最低供暖溫度18 ℃,而考慮供熱質量和舒適度等因素設定CPB-CHPD調度模式中的室內溫度允許波動范圍為18～22 ℃。

本文所構建的熱電聯合調度模型的調度時間間隔為15 min,采用商業(yè)優(yōu)化軟件CPLEX 12.6對所提模型進行優(yōu)化求解,并利用MATLAB R2014a對所得結果進行圖形繪制。

利用所提熱電聯合調度模型得到基本義務調峰情形下的CPB-CHPD和CED兩種調度模式中各火電機組的實際電、熱出力和風電消納情況如附錄C圖C2和圖C3所示。CED調度模式中熱電聯產機組的熱出力與系統熱負荷逐時相等,而CPB-CHPD調度模式中熱電聯產機組實現了電熱耦合運行約束的解耦,其熱出力不再與熱負荷逐時相等,可根據風電出力進行調整,在風電高峰時段主動降低自身的電、熱出力,調峰能力提高,風電消納量增加689.71 MW·h,總運行成本減少46.88萬元。6個建筑物的室內溫度均控制在允許的18～22 ℃范圍內,不影響供熱質量,如附錄C圖C4所示。然而,雖然火電機組的基本義務調峰能力已經全部投入,但是在風電高峰時段仍然存在一定數量的棄風,為了進一步增加風電消納,需要系統進行深度調峰。

基于2.1.2節(jié)的分析,本算例選擇代表性高的棄風時段僅通過純凝火電機組深度調峰進一步消納風電的情況,并假設純凝火電機組的深度調峰分檔報價及最大可調容量如附錄C表C3所示,在這種條件下通過兩種情形對系統中各主體的深度調峰輔助服務費用補償與分攤情況進行研究,以驗證前文分析。

4.2　風電全額消納情形

該情形中CPB-CHPD與CED兩種調度模式均采用深度調峰手段實現風電全額消納,所對應的深度調峰輔助服務費用補償與分攤情況如圖3所示,設定補償費用為正,分攤費用為負。

圖3　情形1中兩種調度模式下深度調峰費用補償與分攤Fig.3　Compensation and sharing of deep peak regulation cost in two dispatch modes in case 1

從整體來看,無論兩種調度模式的哪一種,深度調峰輔助服務費用補償與分攤均發(fā)生在棄風時段。2個純凝火電機組因提供深度調峰輔助服務而獲得補償,熱電聯產和風電機組分攤深度調峰輔助服務費用。費用補償方面,因CON1的兩個有償深度調峰分檔報價均低于CON2,因此按照優(yōu)先調用低價有償調峰輔助服務原則,電力調度機構調用有償深度調峰的順序依次是CON1第一檔、CON2第一檔、CON1第二檔、CON2第二檔,每一檔內調用到的最后一臺機組的報價作為該檔的出清價格,最終結果是CON1的深度調峰補償費用大于CON2的補償費用。費用分攤方面,風電因處于高峰而參與分攤的電量較多,分攤比例最高導致分攤費用最高;CHP1的修正電量所占分攤比例大于CHP2的比例,因此CHP1的分攤費用也高于CHP2的分攤費用。某些時段,當CON1和CON2不提供深度調峰輔助服務時,若其出力高于有償調峰基準則參與費用分攤。

從CPB-CHPD與CED兩種調度模式對比來看,得益于考慮熱網與建筑物儲熱在基本義務調峰情形下就能夠增加風電消納量,深度調峰輔助服務補償費用總量由48.85 萬元大幅下降至4.64 萬元,從而熱電聯產與風電機組的分攤費用總量隨之大幅降低。

情形1中兩種調度模式的具體結果如表1所示?？梢钥闯?CPB-CHPD與CED調度模式相比,基本義務調峰情形下,總運行成本降低,風電消納量增加。深度調峰情形下,風電在相同消納量的基礎上,承擔的深度調峰分攤費用減少;熱電聯產機組在總發(fā)電量略有增加的基礎上,承擔的深度調峰分攤費用減少;純凝火電機組的深度調峰補償費用雖然減少,但是其深度調峰深度和持續(xù)時間大幅降低。因此對調峰輔助服務市場中實施所提方案可提高各主體個體效益和系統整體效益的分析進行了驗證。對應的純凝火電機組深度調峰后的電出力情況如圖4所示,可以更加直觀地看出,CPB-CHPD調度模式中的深度調峰深度和持續(xù)時間明顯小于CED調度模式。

表1　情形1中兩種調度模式的結果Table 1　Results of two dispatch modes in case 1

圖4　情形1中純凝火電機組深度調峰情形下電出力Fig.4　Electric power output of condensing power units in deep peak regulation in case 1

4.3　風電非全額消納情形

該情形中CED調度模式采用深度調峰手段的風電消納量與CPB-CHPD調度模式采用基本義務調峰手段時的相同,此時后者不存在深度調峰輔助服務費用的補償與分攤,CED調度模式中的費用補償與分攤情況如附錄C圖C5所示,由于風電沒有全額消納,補償費用總量要低于情形1中的CED調度模式,為34.58萬元,其中CON1和CON2獲得的補償費用分別為30.16萬元和4.42萬元,2臺熱電聯產機組和風電機組的分攤費用分別為4.10萬元、3.21萬元和27.27萬元。

純凝火電機組深度調峰后的電出力情況如附錄C圖C6所示,CPB-CHPD調度模式中沒有深度調峰;CED調度模式中的深度調峰容量和深度小于情形1,根據機組調峰報價與調峰總容量需求,最終只調用到CON2機組的第一檔有償深度調峰,而調用到了CON1的兩檔有償深度調峰。該情形的結果同樣驗證了實施所提方案對各主體個體效益和系統整體效益的提升作用。

5　結論

1)利用熱網與建筑物的儲熱能力能夠在具有較大潛力并且無需較大額外投資的前提下,拓展熱電聯產機組基本義務調峰范疇內的調峰區(qū)間,甚至挖掘深度調峰能力,解耦熱電聯產機組“以熱定電”運行模式造成的電熱耦合運行約束,進而提升系統調峰能力,提高系統風電消納水平。

2)所提方案在技術上的可行性及實現并不能完全保證其實際應用。調峰輔助服務市場中的效益分析表明:對于實施個體而言,熱電聯產機組有意愿利用該方案主動參與調峰;對于系統整體而言,利用該方案所帶來的經濟效益和社會效益都較為顯著。所提方案的應用潛力巨大。

后續(xù)將針對集中供熱采用量調節(jié)甚至變溫度變流量調節(jié)方式時需要綜合考慮熱網熱力特性和水力特性的情形,熱電聯產機組提供深度調峰輔助服務而獲得補償費用的情形,以及有償調峰基準、報價和機組可深度調峰容量變化時對費用補償與分攤所產生的影響等展開研究。另外,面向較大規(guī)模區(qū)域中應用的熱網與建筑物特性簡化模型及熱電聯合調度優(yōu)化算法也需要進一步研究,以降低電力調度機構中設備的計算難度和通信壓力及人員的認知負擔。

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